壓縮式制冷機組綜合性研究

摘要：

在現代生活中，建筑、食品都離不開制冷設備，而這其中的核心設備是壓縮式制冷機組，筆者通過對壓縮式制冷機組的組成、工作原理以及發展，全面闡述了壓縮式制冷機組的優點和常見故障的判斷和排除。

空調制冷技術作為人類改變自然環境的最偉大的工程技術成就之一，已經被廣泛的應用于建筑、運輸和食品保鮮等各個行業。進入21世紀以來，制冷與空調壓縮機技術更是得到了長足的發展。壓縮式制冷機組作為制冷設備的重要組成部分，它的發展與應用直接影響到制冷與空調產品的發展和行業的技術進步。

1.壓縮式制冷機組的組成

壓縮式制冷機組是由由一臺或幾臺制冷壓縮機、汽液分離器、冷凝器、蒸發器、節流元件、貯液器（需要時）、干燥過濾器以及附件等組成。壓縮式制冷機組的工作介質包括：氨、氟利昂、四氟乙烷和氟二氯甲烷等制冷劑。

2.壓縮式制冷機組的原理及特點

制冷劑在由制冷壓縮機、冷凝器、蒸發器、節流閥和管道連接起來的封閉系統中循環，并不斷發生狀態變化，通過這種狀態變化與外界進行熱交換，其中制冷壓縮機是整個制冷系統的核心。系統中制冷劑在蒸發器中吸收被冷卻介質的熱量，汽化成低溫低壓的蒸汽，制冷壓縮機將低溫低壓的制冷劑蒸汽從進氣口吸入，通過電機運轉帶動壓縮部件旋轉對其進行壓縮后，由制冷壓縮機排氣管再將高溫高壓的制冷劑蒸汽排出至冷凝器，繼而被冷卻介質吸走熱量而液化，經節流后變成中溫低壓液體進入蒸發器，從而實現壓縮一冷凝一節流一蒸發的制冷循環。

在蒸汽壓縮式制冷循環中，壓縮機進行低壓吸氣和高壓排氣過程，維持系統中冷凝的壓力差，為制冷機的循環提供了動力。冷凝器將制冷劑從蒸發器中吸收的熱量散發到大氣中。節流閥控制和調節制冷劑從由高壓側進入低壓側的液體的數量，在系統中起節流降壓的作用。其他分配器、壓力控制器、集熱器、干燥器等輔助設備起著提高制冷系統安全性和可靠性的作用。

3.渦旋式壓縮機和離心式壓縮機的發展

在蒸汽壓縮式制冷系統中，各種類型的制冷壓縮機是決定系統制冷能力大小和保證系統可靠運行的關鍵性部件，是制冷系統的“心臟”。制冷與空調行業中目前采用的壓縮機主要有渦旋式、螺桿式和離心式三種類型，這里重點介紹渦旋式和離心式。

（1）渦旋式壓縮機是由法國人Creux最早發明并于1905年在美國取得專利。1982年日本又生產出用于汽車空調的渦旋式壓縮機。在之后的幾十年里，旋渦式壓縮機逐漸了發展起來。目前，渦旋式壓縮機以其效率高、體積小、質量輕、噪聲低、結構簡單且運轉平穩等特點，被廣泛用于國內外空調和制冷機組中，已經逐漸取代了往復活塞式壓縮機，成為柜式空調和車用空調的主要機型。漩渦壓縮機作為第三代壓縮機的代表產品，它被比作制冷空調系統的心臟，是壓縮機行業發展的必然趨勢，必將成為空調制冷產業的主導產品。渦旋式制冷壓縮機的制冷量較小，單機制冷量一般在6～45kw之間，用于中央空調時多采用多臺渦旋式制冷壓縮機并聯運行，以渦旋式機組為主機的家用小型中央空調系統在我國呈現了快速發展勢頭。

（2）離心式制冷壓縮機起源于20世紀20年代，美國Carrier首先將其應用于空調系統。離心式制冷壓縮機是一種速度型壓縮機，通過葉輪對氣體做功使氣體的壓力和速度增加，而后通過擴壓器使氣體減速，將氣體的動能轉換為壓力能，氣體的壓力就得到相應的提高。隨著機械制造技術、電子控制技術、大型空氣調節系統和石油化學工業的不斷發展，離心式壓縮機從制冷能力、綜合性能、環境特點、機組體積和材料方面都得到了顯著的提高和改善，特別是在空調領域，大型的、制冷量大的空調機組具有不可替代的地位。

4.壓縮式制冷機組的優點

在離心式制冷機組中葉輪轉動速度較快，輸送氣體的數量大，單個機組的容量大，容易損壞的零部件較少，運行可靠性高，構造緊湊，運作轉動平穩，振動幅度較小，發出的噪聲較小，單位制冷數量的質量指標較小，制冷劑里面摻雜潤滑油少，蒸發裝置和冷凝裝置的傳遞熱量性能好。

另一方面渦旋壓縮機的工作效率比活塞式壓縮機高10%以上，比轉子式壓縮機高5%以上，在工作中壓縮機對液擊不敏感，可允許少量帶液壓縮，提高空調器的可靠性和壽命，運轉噪聲比較低，比同類型活塞式壓縮機低5分貝以上，運轉平衡產生的振動小。在制冷過程中吸排氣是連續過程，這樣大大降低排氣沖擊壓力，由于機組結構設計簡單，工作機械少，可以將機組體積制造的更小更輕便。

5.壓縮式制冷機組的常見故障

壓縮式制冷機組在運轉過程中，難免會出現一些故障，在這些故障中有絕大部分是壓縮機的故障，這其中又以排氣量不足和排氣溫度不正常最為常見。

5.1排氣量不足

排氣量不足是與壓縮機的設計氣量相比較而言的。在常溫下，正常開機經過4個小時以上運轉，發現冷凍室溫度降不下來，簡單判斷方法是用濕手摸蒸發器不沾手或沾手不牢固，散熱器溫度不高，一般是壓縮機排氣性能不好。主要原因有。

5.1.1進氣濾清器的故障。積垢堵塞，使排氣量減少；吸氣管太長，管徑太小，致使吸氣阻力增大影響了氣量，要定期清洗濾清器。

5.1.2壓縮機轉速降低使排氣量降低。

5.2排氣溫度不正常

排氣溫度不正常是指其高于設計值。從理論上講，影響排氣溫度增高的因素有：進氣溫度、壓力比和壓縮指數。實際情況下，影響到吸氣溫度高的因素主要包括：中間冷卻效率低，或者冷凝器內水垢集結過多，影響到換熱，則后級的吸氣溫度必然要高，排氣溫度也會高。如果氣閥漏氣或者活塞環漏氣，不僅影響到排氣溫度升高，而且會使級間壓力變化，只要壓力比高于正常值就會使排氣溫度升高。此外，對于水冷式機器，缺水或水量不足均會使排氣溫度升高。

壓縮式制冷機組隨著科技發展、工藝水平的提高將逐漸向著小型化和大功率制冷兩個方向發展，同時更加節能更加綠色也是今后研究的重點。